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1、探究性实验试题解题方法和思路 实验专题 2020 6 6 考试说明 实验部分 要求 3 化学实验与探究能力 1 了解并初步实践化学实验研究的一般过程 掌握化学实验的基本方法和技能 了解科学探究的基本过程 学习运用以实验和推理为基础的科学探究方法 2 在解决简单化学问题的过程中 运用科学的方法 初步了解化学变化规律 并对化学现象提出科学合理的解释 5 化学实验基础 1 了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法 2 了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法 3 掌握化学实验的基本操作 能识别化学品安全使用标识 了解实验室一般事故的预防和处理方法 4 掌握常见气体的实验室制法 包括所用试剂 仪器
2、 反应原理和收集方法 5 能对常见的物质进行检验 分离和提纯 6 掌握一定溶质质量分数 物质的量浓度的溶液配制方法 7 能根据实验试题要求 做到 设计 评价或改进实验方案 了解控制实验条件的方法 分析或处理实验数据 得出合理结论 绘制和识别典型的实验仪器装置图 8 以上各部分知识与技能的综合应用 化学是一门以实验为基础的学科 所以有化学实验即科学探究之说法 纵观近几年高考 主要以考察探究性实验和物质制备实验为主 这些探究性和制备性实验的试题 综合性强 理论和实践的联系紧密 有的还提供一些新的信息 要求考生必须冷静的审题 联系所学过的知识和技能 进行知识的类比 迁移 重组 全面细致的思考才能正确
3、作答 命题规律 一 探究性实验的一般思路 1 准确地把握实验目的 2 利用已学知识 分析如何实现这个目的 实验原理 3 结合实验材料 初步确定设计对策 实验方案 例1 某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M的成分 设计了如右图装置 倾斜A使稀硫酸 足量 与固体M充分反应 待反应停止后 B装置增重 C装置中溶液无变化 反应后进入量气管气体的体积为VmL 已折算成标准状况 由上述实验事实可知 二 探究性实验的类型 1 未知产物的探究 1 固体M中一定有的物质是 填化学式 理由是 2 B装置的名称是 写出B装置中反应的离子方程式 3 C装置的作用是 如果实验中没有B装置 则C装
4、置中产生的现象是 生成黑色沉淀 FeS Fe B装置增重 量气管有气体 洗气瓶 2OH H2S 2H2O S2 证明H2S已被B中NaOH溶液完全吸收 4 稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体 该固体是 要分离出该固体 在实验操作中 除烧杯外还需要用到的玻璃仪器是 5 通过进一步实验 测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和 产生这种现象的原因可能是 a M中有未反应的铁和硫b 测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面c A中留有反应生成的气体d 气体进入D装置前未用浓硫酸干燥 硫 漏斗 玻璃棒 b C 1 常见物质分离提纯方法 结晶法 蒸馏法 过滤法 升华法 萃取
5、 渗析法等2 常见气体的制备 净化 干燥 收集方法 3 熟悉重点操作 1 气密性检查 依据的原理是什么 文字如何表述 P150 2 量气操作 世纪P105 3 防倒吸 防污染操作P45 虽然探究性实验主要考察学生的探究能力 但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考查比如 通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质 对这些物质一一的检验来推测出究竟含有哪些物质 如 探究足量的铁与氯气反应的产物 反思 心得 对未知产物的探究 例2 某学生按图示方向将A装置与下面所示装置相连 设计如下实验 请帮助完成实验报告 2 物质性质的探究 一 实验目的 研究铁与浓硫酸的反应 二 实验药品 铁钉 浓硫酸 酸性高锰
6、酸钾溶液 品红溶液 氧化铜 硫酸铜溶液 三 实验步骤 铁遇冷的浓硫酸发生钝化 铁表面的氧化物被破坏并发生反应 溶液有Fe3 生成 并伴随有SO2气体产生 四 问题探究 该学生在实验过程中 观察到D装置中溶液颜色逐渐变浅 E装置中溶液颜色未见明显变化 再过一段时间后 G装置中氧化铜粉末由黑色转变为红色 气球H逐渐鼓起 此时E装置中溶液颜色仍未明显变化 G装置中氧化铜由黑变红 请结合化学方程式说明原因是 为证明铁钉与浓硫酸在不加热时是否发生反应 可采用的方法是 取两根无锈铁钉 一根放置在冷的浓硫酸浸泡一段时间后 一根不做任何处理 然后将两根铁钉分别置于等浓度的硫酸铜溶液中 观察铁钉表面是否有红色物
7、质析出 若在冷的浓硫酸中浸泡过的铁钉上没有红色物质析出 则表明在不加热时 铁钉与浓硫酸发生反应 否则铁钉与浓硫酸不发生反应 对比实验 2 无论是无机物 还是有机物性质的探究 都必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上 大胆猜想 细心论证 脱离了元素化合物知识孤立的看实验问题是不科学的 只有灵活运用已有的元素化合物知识 就能变探究性实验为验证性实验 使复杂问题简单化 反思 1 在探究过程中往往可以通过对比实验 即设置几组平行实验来对照 比较 从而研究和揭示某种规律 解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理 3 对实验方案的探究 例4 Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后 产生蓝色沉淀 请你推测可能
8、有哪些产物 并设计实验来验证 提示 经查资料得知 CuCO3和Cu OH 2均不带结晶水 假设一 假设二 假设三 Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后直接发生沉淀反应 生成CuCO3沉淀 Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后发生双水解反应 生成Cu OH 2沉淀 Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后既发生沉淀反应 又发生双水解反应 生成CuCO3和Cu OH 2两种沉淀的混合物 方案一 向洗涤干净并低温烘干的沉淀中加入盐酸 证明生成物中含CuCO3 另取沉淀加热灼烧 检验生成的水 证明生成物中含Cu OH 2 方案二 将洗涤干净并低温烘干的沉淀直接加热灼烧 将生成的气体依次通过无水硫酸铜
9、 澄清石灰水 检验生成的水或二氧化碳 证明生成物中含Cu OH 2或CuCO3或两者兼有 思考 装置B C能否调换位置 该装置有没有不严密之处 对实验方案的探究 首先要明确实验目的和要求 然后结合问题运用有关化学知识和实验技能对实验的仪器 步骤 方法进行逐步的分析研究 其中 有关方案的设计要特别明确 首先原理要具有科学性 不能凭空捏造 最后实验装置要简易 操作必须安全可行 效果要明显 反思 例3 某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理 做了如下四组实验 1 将镁粉投入冷水中 未见任何现象 2 将镁粉放入溴水中 观察到只是开始时产生极少量的气泡 但溴水的颜色逐渐褪去 3 将镁粉放入液溴中
10、未观察到任何明显现象 4 向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水 观察到溴的红棕色很快褪去 则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是 A镁粉只能直接与溴水中的溴反应B水是镁粉与溴发生反应的催化剂C 2 中产生的极少量气泡是由于镁粉与水反应得到D镁粉与溴水中的H 发生反应 导致平衡移动使溴水褪色 4 化学反应原理的探究 B 变式 在溴水中加入镁粉 溴水褪色 对于褪色的原因 甲认为是溴溶于水后 溴和水发生了可逆反应 Br2 H2OHBr HBrO当向溴水中加入镁粉之后 则发生以下两种反应 Mg 2HBr MgBr2 H2 Mg 2HBrO Mg BrO 2 H2 由于上述反应的发生 使溴水中的平衡向正
11、反应方向移动 从而使溴水褪色 乙认为 镁是活泼金属 在溴水中存在大量的溴 应该是溴与镁粉直接反应 Mg Br2 MgBr2 而使溴水褪色 如何设计方案探究甲和乙的解释是否正确 探究方案 1 在溴水中加入镁粉 立即观察现象 若短时间内有有大量气体产生 则甲的解释正确 若短时间内没有大量气体产生 则乙的解释正确 2 把镁粉加入到溴的四氯化碳溶液中 看溴的四氯化碳溶液是否褪色 若不褪色 说明镁不能与干燥的溴发生反应 若褪色 说明乙是对的 小结 探究性实验习题 充分体现了新课程理念 考察了学生通过化学实验获取化学知识的能力 在探究过程中要力求做到 依据信息 提出假设 实验探究 得出结论 探究实验的解答
12、注意点 1 细心审题是关键 目的 原理要画出 2 认真分析是核心 原理分析 材料分析 变量分析 结果分析3 正确表达是保障 大多数学生有实验思路 就是拿不到分 因此我们在表达过程中一定要按格式答题 同时要体现出科学 等量 单一变量与对照性等原则 提高实验的得分率 已知某混合金属粉末 除铝外还含有铁 铜中的一种或两种 所含金属的量都在5 以上 请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁 铜元素的存在 仅限选择的仪器和试剂 烧杯 试管 玻璃棒 量筒 容量瓶 滴管 药匙 1mol L硫酸 2mol L硝酸 2mol LNaOH溶液 20 KSCN溶液 完成以下实验探究过程 1 提出假设 假设1 该混合金属
13、粉末中除铝外还含有 元素 假设2 该混合金属粉末中除铝外还含有 元素 假设3 该混合金属粉末中除铝外还含有Fe Cu元素 2 设计实验方案基于假设3 设计出实验方案 不需要作答 3 实验过程根据 2 的实验方案 叙述实验操作 预期现象和结论 练习2 2008年广东高考试题第23题 答案 http www e 制备实验方案设计要点 基本思路 列出可能的几种制备方法和途径 从方法是否可行 装置和操作是否简单 是否经济与安全等方面进行分析和比较 从中选取最佳的实验方法 在制定具体的实验方案时 还应注意对实验条件进行严格有效的控制 制备实验应注意防污染 防倒吸 防氧化 防潮解 防爆炸 防挥发 同时要求
14、产率高 易分离 易收集 杂质少 步骤少 示例 2 下列反应适用于实验室制备氧气的是 A 锌和稀硝酸反应B 电解水C 金属钠和水反应D 锌和稀H2SO4 1 实验室按下列制备H2的方法中 最好的是 D AC 1 下列制备Cu NO3 2的方法中最好的是 练习 C 以铝屑为原料制备Al OH 3的实验方案设计 一 无机物的制备 铝及其重要化合物之间的转化 NaAlO2Al OH 3AlCl3 KAl SO4 2 Al2O3 Al 方案一 1 先与酸反应 2Al 6H 2Al3 3H2 2 再与碱反应 Al3 3OH Al OH 3 思考 此时最好用什么碱 写出相应的离子方程式Al3 3NH3 H2
15、O Al OH 3 3NH4 1 设计可能的实验方案 方案二 1 先与碱反应 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 2 再与酸反应 AlO2 H H2O Al OH 3 思考 此时最好用什么酸 写出相应的离子方程式2AlO2 3H2O CO2 2Al OH 3 CO32 AlO2 2H2O CO2 Al OH 3 HCO3 方案三 1 先将两份铝屑分别与酸 碱反应 2Al 6H 2Al3 3H2 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 2 然后 将份溶液混合 Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 2 进行优化选择 三种方案制1molAl OH 3时消耗的H OH 的物质的量多少的比较 思考 1 应选择什么酸 2 应选择什么碱 3 酸碱的用量应如何控制 4 铝的用量应如何分配 反应流程 2Al 6H 2Al3 3H2 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 思考 如何用CO2与NaOH溶液制备碳酸钠溶液
